若羌灌區(qū)渠道工程的規(guī)劃與設(shè)計研究

翟利偉

( 新疆巴音郭楞蒙古族自治州水利水電勘測設(shè)計院，新疆庫爾勒841000)

0 引 言

我國經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要地位日益突出，各地區(qū)對農(nóng)田水利工程重視度也不斷提高，水利工程的規(guī)劃與建設(shè)項目也呈明顯的上升趨勢。新疆地處內(nèi)陸干旱地區(qū)，“荒漠綠洲、灌溉農(nóng)業(yè)”的典型特征決定了農(nóng)田水利基本建設(shè)在農(nóng)村經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)主導(dǎo)作用。

在農(nóng)田水利工程中，渠道是非常有效的節(jié)水工程技術(shù)之一，渠系工程的規(guī)劃設(shè)計與管理養(yǎng)護(hù)的好壞，直接影響到渠系工程的使用壽命及灌區(qū)的生產(chǎn)效益。在新疆地區(qū)，渠道工程是應(yīng)用廣泛的節(jié)水措施。

對于渠道工程的規(guī)劃設(shè)計是渠道工程建設(shè)的重要基礎(chǔ)和前提，本文結(jié)合若羌縣水利工程中的渠道工程規(guī)劃設(shè)計，嚴(yán)格按照工程規(guī)劃的各項原則對渠道規(guī)劃設(shè)計的具體思路進(jìn)行研究。

1 工程概況

若羌縣位于新疆維吾爾自治區(qū)東南部，塔克拉瑪干大沙漠東南緣，阿爾金山北麓，地處歐亞大陸腹地，屬典型的大陸性干旱氣候。

若羌縣規(guī)劃區(qū)由于蒸發(fā)強(qiáng)烈，降水稀少，加之水資源利用不合理，渠系不配套，灌溉定額較高，水資源浪費現(xiàn)象嚴(yán)重，影響農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。規(guī)劃區(qū)現(xiàn)有的渠道存在不同程度塌坡、滲漏、長草等情況影響渠道的正常運(yùn)行。對規(guī)劃區(qū)內(nèi)干、支、斗渠進(jìn)行全面規(guī)劃建設(shè)和防滲改造，是若羌縣農(nóng)田水利工程建設(shè)的重要內(nèi)容。

本次防滲改造總干渠1 條，新建總干渠2 條，防滲改造干渠2 條，防滲改造支渠16 條，列入防滲改造以及根據(jù)灌區(qū)要求需新建的斗渠總計107 條，長198.86 km。

2 灌區(qū)渠道工程規(guī)劃原則

2.1 經(jīng)濟(jì)的原則

對渠線的長短和工程量規(guī)劃要遵從經(jīng)濟(jì)的原則，渠線在能滿足灌排要求的情況下，應(yīng)盡量做到短直，這樣能有效減少占地面積及工程量。比如在渠線規(guī)劃需要穿越村鎮(zhèn)時，應(yīng)認(rèn)真把拆遷安置費用和繞村鎮(zhèn)增加的工程費用進(jìn)行比較選擇。如果渠線需要穿越的區(qū)域有坡崗、溝、谷等障礙，應(yīng)比較挖填的方量和避讓障礙所增長渠線的工程量費用。

2.2 因地制宜的原則

在渠道工程的規(guī)劃中應(yīng)貫徹因地制宜的原則，盡量就地取材，根據(jù)不同的區(qū)域情況采取不同的方針對策。結(jié)合若羌縣的實際情況，還應(yīng)該堅持以人為本的原則，抓住影響提高農(nóng)業(yè)用水利用率和效益的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對渠道工程進(jìn)行規(guī)劃時兼顧經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益，注重實際效果; 立足于對已有灌區(qū)的節(jié)水改造，采取工程、技術(shù)、管理等綜合措施，最大限度提高節(jié)水灌溉綜合效益。

2.3 嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)范的原則

在渠道工程規(guī)劃過程中，應(yīng)按渠道的等級，設(shè)計階段，嚴(yán)格遵照相關(guān)的規(guī)范進(jìn)行勘測和調(diào)查，對擬建和改造的渠道基本情況進(jìn)行詳細(xì)了解和分析。對渠道土壤和建筑材料等相關(guān)資料進(jìn)行全面收集，積極吸取已建渠道的防滲和防凍害經(jīng)驗，引進(jìn)國內(nèi)外先進(jìn)的技術(shù)成果，進(jìn)行認(rèn)真的規(guī)劃設(shè)計。若羌縣的渠道規(guī)劃過程中按照相關(guān)的規(guī)范和規(guī)程條例，將防滲、防凍害和防土壤鹽化、渠系綜合利用等規(guī)劃結(jié)合起來進(jìn)行全面考慮，保證了設(shè)計方案能夠滿足灌區(qū)的總體布置要求。

2.4 堅持可持續(xù)發(fā)展的原則

若羌縣水資源面臨水土流失嚴(yán)重生態(tài)環(huán)境惡化，水污染無法得到有效控制等問題，水資源短缺制約著若羌縣經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。在渠道規(guī)劃中，人與自然和諧相處的原則顯得尤為重要。應(yīng)充分考慮水資源承載能力和水環(huán)境承載能力，實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用。

在若羌縣的渠道規(guī)劃過程中，對農(nóng)田水利基本建設(shè)對區(qū)域生態(tài)環(huán)境進(jìn)行了綜合的分析與評價，并根據(jù)建設(shè)工程實施情況，堅持人與自然和諧相處的核心理念，建立節(jié)水型工程，發(fā)揮大自然的自我修復(fù)能力，開展綠色工程，制定出相應(yīng)的水土保持方案。

3 渠道工程規(guī)劃步驟

3.1 準(zhǔn)備與勘察

1) 規(guī)劃之前需要對當(dāng)?shù)氐乃?、地質(zhì)和地形進(jìn)行資料收集及勘察，從而獲得相關(guān)的水文、泥沙、水質(zhì)以及工程地點的氣溫、凍融期、凍土深度、風(fēng)向、風(fēng)速等水文氣象信息。

2) 渠道的沿線應(yīng)按相關(guān)的規(guī)程、規(guī)范要求來進(jìn)行詳細(xì)的地質(zhì)勘測，從而取得巖土的分類、斷層、裂隙、滑坡和隱患等地質(zhì)情況。

3) 還應(yīng)該對土壤的含水率、干密度、孔隙率以及凍脹特性等進(jìn)行調(diào)查。

若羌縣規(guī)劃區(qū)地處山前洪積沖積扇平原區(qū)中下部的細(xì)土平原地帶，海拔768 ～6 900，氣候干燥且多大風(fēng)天氣，地形閉塞，降水稀少; 凍融侵蝕區(qū)位于縣境南部，氣候極低，降水在300 mm左右。根據(jù)規(guī)劃區(qū)地形、地貌、水資源特征和土壤、氣候及行政區(qū)劃、社會經(jīng)濟(jì)狀況、水利工程等情況，將規(guī)劃區(qū)劃分為若羌河、瓦石峽河以及塔什薩依3個灌區(qū)。

3.2 測量定線

按照一定比例對經(jīng)過查勘定下來的渠線，測量帶狀地形圖，帶狀地形圖的測量范圍應(yīng)該由初定的渠道中心線向兩側(cè)拓展。對渠道水位的沿程變化進(jìn)行周密分析，在帶狀地形圖上確定出渠道中心的確切位置，確定出渠線的彎道半徑。渠道的比降應(yīng)結(jié)合沿線地形和輸水量要求來進(jìn)行計算確定。在平原地區(qū)進(jìn)行渠道設(shè)計時，為了保證渠道水位能夠有足夠的控制高程，渠道設(shè)計水位通常要比地面高出一定距離;丘陵山區(qū)的坡度較大時，應(yīng)按渠道中心線的地面高程來對渠道的水位進(jìn)行設(shè)計。為了積極推進(jìn)水利信息化建設(shè)，在若羌縣渠道工程的規(guī)劃測量與定線中，利用現(xiàn)代信息技術(shù)的實時監(jiān)控技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、3S 技術(shù)等，建設(shè)水利系統(tǒng)專用廣域網(wǎng)絡(luò)，建立基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，提高了信息采集、傳輸、處理的時效性和精確性，也有效提高了渠道規(guī)劃設(shè)計的工作效率。

3.3 定線測量

定線測量就是將帶狀地形圖上的渠道中心線如實反映在地面上，然后通過打樁的方式進(jìn)行測量放線。打樁時需要對沿線的木樁進(jìn)行編號，并根據(jù)地形的變化來確定間距和位置。

4 渠道設(shè)計

4.1 渠道布置形式的確定

渠道的布置形式應(yīng)該充分考慮其田、林、路的交叉影響因素，在資金允許的情況下，盡量減少交叉建筑物。灌溉渠道在設(shè)計時，應(yīng)盡量做到: ①布置在高程較高和分水嶺處;②根據(jù)若羌的地形和地勢條件，結(jié)合工程實際，應(yīng)盡量利用天然的排水溝作為灌溉渠道的排水設(shè)施，避免出現(xiàn)相互干擾的情況; ③渠道線應(yīng)該做到短、直，避開地質(zhì)不良地帶和施工困難地段。

若羌干渠沿線地形較為平坦，但縱坡較大，為了使渠道工程量最省，避免土方大搬運(yùn)，保證引水口水位的要求，因此，干渠縱坡大都與地形一致，大部分縱坡在1/100 左右。若羌縣輸水溝、毛渠均采取輪灌方式，3 塊條田為1個輪灌組，共分3個輪灌組，1條斗渠控制9 塊條田。

4.2 渠道流量設(shè)計

渠道的流量主要包括加大流量、設(shè)計流量和最小流量。最小流量可通過最小灌水模數(shù)和最小灌溉面積來確定;利用設(shè)計灌水模數(shù)和設(shè)計灌溉面積便可以確定出設(shè)計流量;通常加大流量按照設(shè)計流量150%來確定。若羌灌區(qū)斗渠為輪灌渠道，分6個輪灌組，每組8個斗渠同時灌溉，斗渠設(shè)計流量為0.58 m3/s。農(nóng)渠設(shè)計流量根據(jù)輪灌分組，農(nóng)渠均在2 d內(nèi)灌完，結(jié)合灌溉制度可計算出農(nóng)渠的田間凈流量及農(nóng)渠凈流量。計算得農(nóng)渠設(shè)計流量為0.05 m3/s。

4.3 渠道斷面的確定

渠道斷面設(shè)計分為橫斷面設(shè)計和縱斷面設(shè)計，以灌溉渠道的設(shè)計流量為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計。渠道斷面設(shè)計應(yīng)該保證渠道能夠滿足全灌區(qū)的水位，保證其有足夠的過水能力，并保證有滿足穩(wěn)定條件的渠道斷面。若羌灌區(qū)渠道橫斷面尺寸按明渠均勻流公式設(shè)計確定，渠道是在原干渠基礎(chǔ)上進(jìn)行改建，應(yīng)結(jié)合原渠道實際的橫斷面情況設(shè)計合理的斷面，保證渠道工程量較小。渠道超高部分按《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》( GB 50288—99) 中有關(guān)規(guī)定計取，因若羌干渠為急流渠道，臨界水深大于正常水深，因此，渠道超高計算中以臨界水深為基數(shù)計算。渠道邊坡系數(shù)根據(jù)地質(zhì)條件和選用的渠道護(hù)砌材料決定。

5 結(jié) 論

農(nóng)田水利工程的渠道規(guī)劃項目是一項非常復(fù)雜且具體的工作，在渠道工程的規(guī)劃過程中，必須進(jìn)行深入調(diào)查和周密的研究，對灌區(qū)的自然社會條件和水土資源情況進(jìn)行科學(xué)地分析，然后根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際，來進(jìn)行全面、細(xì)致、科學(xué)的渠道規(guī)劃工作。

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